Изоляция зон поглощения промывочной жидкости

Наиболее распространенный способ изоляции зон поглощения промывочной жидкости при бурении — цементирование быстросхватывающимися тампонажными растворами, специальными тампонажными пастами либо полимерными материалами. Существуют несколько разновидностей цементирования поглощающих зон. С достаточным основанием все эти разновидности можно классифицировать на две группы.

К первой можно отнести цементирование без предварительного разобщения зоны поглощения от других проницаемых интервалов, вскрытых в данной скважине. В этом случае в скважину спускают колонну бурильных труб, нижний открытый конец которой устанавливают несколько выше кровли зоны поглощения. По колонне труб в скважину закачивают порцию тампонажного раствора в объеме, достаточном для заполнения участка, ствола длиной hп против поглощающей зоны и немного выше ее, а также для заполнения каналов в поглощающей породе вокруг скважины

где kпг — коэффициент, учитывающий объем каналов в поглощающей породе, которые должны быть заполнены тампонажным раствором, а также другие факторы и определяемый опытным путем в зависимости от мощности зоны, интенсивности поглощения и свойств используемой тампонажной смеси.

Тампонажный раствор вытесняют из колонны труб в скважину порцией продавочной жидкости, в качестве которой обычно используют промывочную жидкость, применявшуюся при бурении. Объем этой порции рассчитывают так, чтобы в момент, когда верхняя граница тампонажного раствора окажется немного выше кровли зоны поглощения, давление в скважине стало равным пластовому в этой зоне. Предположим, что статический уровень промывочной жидкости в скважине перед спуском бурильных труб находится на глубине hy от устья. Если других проницаемых пластов в скважине не вскрыто, то пластовое давление в поглощающей зоне

где zп — глубина подошвы этой зоны.

Давление на поглощающий пласт в конце цементирования

где h1 — высота столба продавочной жидкости в скважине.

Из условия равенства давлений находим

Объем порции продавочной жидкости

После закачки продавочной жидкости бурильные трубы поднимают из скважины. Если весь объем Uпр сразу закачать в скважину, высота столба продавочной жидкости окажется значительно больше h1, а давление на забое превысит пластовое в поглощающей зоне. Во избежание этого целесообразно сначала закачать порцию объемом Uпр—Uб.т (Uб.т — объем, занимаемый участком бурильной колонны длиной h1). Остальную же часть продавочной жидкости следует закачивать по мере подъема бурильных труб.

В большинстве случаев в скважине имеются не один, а несколько проницаемых горизонтов с разными коэффициентами аномальности пластовых давлений. После вскрытия поглощающей зоны из горизонтов с более высокими коэффициентами аномальности в скважину начинает поступать пластовая жидкость и затем перетекать в поглощающую породу. Такие перетоки часто способствуют разжижению и даже полному размыву тампонажного раствора и препятствуют надежной изоляции поглощения. В этом, видимо, заключается одна из основных причин низкой эффективности первой группы разновидностей цементирования зон, характеризующихся сравнительно большой интенсивностью поглощения.

Ко второй группе относятся разновидности цементирования с предварительным разобщением зоны поглощения от других проницаемых пород с помощью различных пакеров и разделительных пробок. По кавернограмме находят участок ствола с номинальным диаметром близ кровли поглощающей зоны. В скважину до этого участка спускают колонну бурильных труб, на нижнем конце которой подвешен разбуриваемый пакер (рис. 93). После восстановления циркуляции промывочной жидкости в трубы сбрасывают разбуриваемый шар 7, который, достигнув пакера, садится на седло 8 и закрывает проход для жидкости. В результате давление в трубах повышается, промывочная жидкость через отверстия 6 проходит в зазор между корпусом 2 пакера и уплотнительным элементом 4, который, расширяясь, плотно прижимается к стенкам скважины. При повышении давления в трубах примерно на 5 МПа калиброванные штифты 9 срезаются, седло 8 выталкивается из корпуса 2 и давление в трубах падает. При снижении давления в трубах клапаны 5 закрывают отверстия 6, предотвращая вытекание жидкости и возвращение уплотнительного элемента 4 в исходное положение. После пакеровки в бурильные трубы закачивают необходимый объем тампонажного раствора, освобождают разделительную пробку и проталкивают ее вниз продавочной жидкостью. При повышении давления в бурильных трубах на 5—6 МПа после посадки пробки 3 на верхнее седло корпуса 2 закачку продавочной жидкости прекращают, вращением вправо отсоединяют переводник 1 в нижней левой резьбе от корпуса 2 пакера и трубы поднимают. Пакер с пробкой 3 препятствует перетоку жидкости из верхних напорных горизонтов в зону поглощения до конца периода твердения тампонажного раствора.

Необходимый объем тампонажного раствора определяют, как и в предыдущем случае, опытным путем по результатам предварительного исследования поглощающей зоны. В тех случаях, когда интенсивность поглощения очень велика, часто до начала цементирования в рассматриваемую зону намывают грубозернистый закупоривающий материал и таким способом добиваются резкого уменьшения интенсивности поглощения. Цементирование с использованием пакеров является гораздо более эффективным способом изоляции зон поглощения, нежели без них.

Если в скважине имеется несколько зон поглощения, их можно изолировать последовательно снизу вверх, отделяя последующую от предыдущей разбуриваемым пакером; при этом к цементированию последующей можно приступать по окончании цементирования предыдущей, не ожидая затвердения тампонажного раствора. После затвердения тампонажного раствора пакер и цементный камень в скважине разбуривают.

Качество изоляции оценивают путем опрессовки соответствующей зоны после разбуривания пакера и камня. Если было зацементировано несколько зон, опрессовывают их порознь, сверху вниз, после разбуривания пакера и камня против соответствующей зоны, но до разбуривания пакера над последующей, нижерасположенной зоной. Для опрессовки в скважину спускают бурильные трубы с гидравлико-механическим пакером, который устанавливают над исследуемой зоной. Опрессовку целесообразно проводить глинистым раствором с малой водоотдачей, создавая на стенки скважины в исследуемой зоне наибольшее давление, которое может возникнуть при последующих операциях. Качество изоляции можно считать удовлетворительным, если объем жидкости, который приходится подкачивать в трубы для поддержания постоянства опрессовочного давления за время опрессовки, не превосходит существенно потерь, обусловленных водоотдачей.